動力鋰電池組的管理系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
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[0001]本發(fā)明涉及鋰電池管理系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，具體地說是一種能夠有效提高鋰電池組使用壽命和利用效率的動力鋰電池組的管理系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
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[0002]將鋰電池組作為動力電池使用，能夠減少環(huán)境污染并緩解日益嚴(yán)重的能源枯竭問題，為了有效延長鋰電池組的使用壽命和效率，在實(shí)際應(yīng)用中需要配套電池管理系統(tǒng)對鋰電池組的電壓、溫度、充放電電流等參數(shù)進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控，并根據(jù)監(jiān)控結(jié)果做出相應(yīng)的控制動作。由于鋰電池組中包含多個單體鋰電池，不同的單體鋰電池在充放電過程中存在差異，為了提高充放電效率、延長電池組的使用壽命，應(yīng)該對單體電池之間的差異進(jìn)行均衡，并通過相應(yīng)的管理電路實(shí)現(xiàn)對充放電過程的安全監(jiān)控管理。
[0003]除此之外，現(xiàn)階段的動力鋰電池組多采用直接輸出直流電的形式，無法滿足大多數(shù)交流電供電的電器的使用。

【發(fā)明內(nèi)容】

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[0004]本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺點(diǎn)和不足，提出了一種結(jié)構(gòu)合理、擴(kuò)展簡便，能夠有效提高鋰電池組使用壽命和利用效率的動力鋰電池組的管理系統(tǒng)及方法。
[0005]本發(fā)明可以通過以下措施達(dá)到:
[0006]一種動力鋰電池組的管理系統(tǒng)，其特征在于設(shè)有主控制器以及兩個以上與主控制器相連接的子控制器，子控制器經(jīng)CAN總線與主控制器相連接，所述主控制器中設(shè)有微處理器、位于微處理器內(nèi)的S0C估算單元、與微處理器相連接的A/D轉(zhuǎn)換電路、與A/D轉(zhuǎn)換電路相連接的鋰電池組干路電流檢測電路、與微處理器相連接的CAN串口、與微處理器相連接的報警電路、與微處理器相連接的均衡狀態(tài)顯示電路、與微處理器相連接的均衡狀態(tài)控制電路、與微處理器相連接的單體電池數(shù)量檢測電路；所述單體電池數(shù)量檢測電路包括與鋰電池組相連并用于將鋰電池組中電壓高于微處理器中工作電壓的節(jié)點(diǎn)電壓值降低至微處理器工作電壓范圍內(nèi)的電壓增益模塊、用于將電壓增益模塊輸出的多個待檢測電壓進(jìn)行選擇并將多個待檢測電壓分時輸入至微處理器的電壓多路選擇模塊、用于對電壓多路選擇模塊輸入的電壓值與電池組中最高節(jié)點(diǎn)電壓進(jìn)行比較的電壓比較模塊、用于根據(jù)電壓比較模塊輸出結(jié)果判斷電池組內(nèi)單體電池數(shù)目的電池數(shù)目判斷模塊；所述子控制器中設(shè)有單片機(jī)以及分別與單片機(jī)相連接的均衡電路、溫度檢測電路、電壓檢測電路、通信電路，所述均衡電路設(shè)有與單片機(jī)相連接的繼電器，繼電器的另一端分別與兩組三極管電路中的三極管基極相連，每組三極管電路均采用兩個并聯(lián)的三極管組成，兩個并聯(lián)的三極管的基極上連接放電電阻，兩個并聯(lián)的三極管的發(fā)射極并聯(lián)并與鋰電池組內(nèi)的單體電池的負(fù)極相連接，兩個并聯(lián)三極管的集電極與鋰電池組內(nèi)單體電池的正極相連接，所述三極管采用NPN型。
[0007]本發(fā)明所述單體電池數(shù)量檢測電路中設(shè)有兩路以上相同的電壓增益模塊，用于獲得鋰電池組內(nèi)多個節(jié)點(diǎn)電壓值。
[0008]本發(fā)明所述子控制器中電壓檢測電路設(shè)有運(yùn)算放大器，運(yùn)算放大器的輸出端與線性光耦相連接，線性光耦的反饋端與運(yùn)算放大器相連接，線性光耦的輸出端與電壓跟隨器電路線連接，完成對鋰電池組內(nèi)單體電池的電壓隔離檢測。
[0009]本發(fā)明還設(shè)有與主控制器相連接的逆變電路，逆變電路的控制端與主控制器相連接，逆變電路的輸入端與鋰電池組相連接，用于完成鋰電池組交流電的輸出。
[0010]本發(fā)明還提出了一種動力鋰電池組的管理方法，其特征在于包括以下步驟:
[0011]步驟1:將鋰電池組與動力鋰電池組的管理系統(tǒng)相連接，主控制器中的干路電流檢測電路檢測鋰電池組的充放電電流值，主控制器中的單體電池數(shù)量檢測電路對鋰電池組中多節(jié)點(diǎn)電壓值進(jìn)行采集，完成電池組內(nèi)單體電池數(shù)目的判斷；
[0012]步驟2:根據(jù)電池組內(nèi)單體電池的數(shù)目，擴(kuò)展/減少子控制器，子控制器均經(jīng)CAN總線與主控制器相連接，使子控制器與單體電池一一對應(yīng)；
[0013]步驟3:通過子控制器中的電壓檢測電路完成對鋰電池組內(nèi)各個單體電池電壓值的獲取，并將所采集數(shù)據(jù)通過CAN總線上報至主控制器；
[0014]步驟4:主控制器根據(jù)接收的數(shù)據(jù)完成S0C估算，并根據(jù)估算結(jié)果向子控制器下達(dá)均衡控制命令；
[0015]步驟5:在子控制器通過均衡電路對相應(yīng)的單體電池進(jìn)行均衡處理時，主控制器通過均衡狀態(tài)顯示電路指示出當(dāng)前進(jìn)行均衡處理的單體電池的數(shù)量和位置。
[0016]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有結(jié)構(gòu)合理、易于擴(kuò)展、能夠顯著提高鋰電池組工作效率和使用壽命等顯著的優(yōu)點(diǎn)。
【附圖說明】
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[0017]附圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)框圖。
[0018]附圖2是本發(fā)明中主控制器的結(jié)構(gòu)框圖。
[0019]附圖3是本發(fā)明中子控制器的結(jié)構(gòu)框圖。
[0020]附圖標(biāo)記:主控制器1、子控制器2、微處理器3、S0C估算單元4、A/D轉(zhuǎn)換電路5、鋰電池組干路電流檢測電路6、CAN串口 7、報警電路8、均衡狀態(tài)顯示電路9、均衡狀態(tài)控制電路10、單體電池數(shù)量檢測電路11、單片機(jī)12、均衡電路13、溫度檢測電路14、電壓檢測電路15、通信電路16。
【具體實(shí)施方式】
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[0021]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。
[0022]如附圖所示，本發(fā)明提出了一種動力鋰電池組的管理系統(tǒng)，其特征在于設(shè)有主控制器1以及兩個以上與主控制器1相連接的子控制器2，子控制器2經(jīng)CAN總線與主控制器1相連接，所述主控制器1中設(shè)有微處理器3、位于微處理器3內(nèi)的S0C估算單元4、與微處理器3相連接的A/D轉(zhuǎn)換電路5、與A/D轉(zhuǎn)換電路5相連接的鋰電池組干路電流檢測電路
6、與微處理器3相連接的CAN串口 7、與微處理器3相連接的報警電路8、與微處理器3相連接的均衡狀態(tài)顯示電路9、與微處理器3相連接的均衡狀態(tài)控制電路10、與微處理器3相連接的單體電池數(shù)量檢測電路11 ;
[0023]所述單體電池數(shù)量檢測電路11包括與鋰電池組相連并用于將鋰電池組中電壓高于微處理器中工作電壓的節(jié)點(diǎn)電壓值降低至微處理器工作電壓范圍內(nèi)的電壓增益模塊、用于將電壓增益模塊輸出的多個待檢測電壓進(jìn)行選擇并將多個待檢測電壓分時輸入至微處理器的電壓多路選擇模塊、用于對電壓多路選擇模塊輸入的電壓值與電池組中最高節(jié)點(diǎn)電壓進(jìn)行比較的電壓比較模塊、用于根據(jù)電壓比較模塊輸出結(jié)果判斷電池組內(nèi)單體電池數(shù)目的電池數(shù)目判斷模塊；
[0024]所述子控制器2中設(shè)有單片